一种低伤害储层保护钻井液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种低伤害储层保护钻井液及其制备方法，属于石油勘探领域。
【背景技术】
[0002] 保护油气层是石油勘探开发过程中的重要技术措施之一，此项工作的好坏直接关 系到勘探开发的综合经济效益。
[0003]储层损害的实质就是开发层中流体阻力的增加、渗透率的下降，具体表现为：储层 中的"流体流不出来、注不进去"的堵塞现象。钻井过程中储层损害直接会使开发层的试井 与测井资料解释出现偏差，严重时可导致误诊，漏掉油气层甚至"枪毙"油气层，还会造成储 量和产能估算不准，影响合理制定开发方案等，给油田造成巨大的经济损失。一旦储层被 钻井液伤害，会增加试油、酸化、压裂、解堵、修井等井下作业的工作量，提高油气生产的成 本。更为严重的是储层伤害会不同程度的影响油田的最终采收率，导致更多珍贵的石油天 然气资源难以动用。而在油田开发中，储层损害是普遍存在的现象。
[0004]钻井液对储层造成的伤害是在钻井液与储层接触并且通过储层裂缝、溶洞、孔隙 等通道侵入地层的前提下发生的。水基钻井液对储层的伤害主要包括以下几点：
[0005] (1)由于钻井液滤液的矿化度低于地层水矿化度而造成的地层膨胀性水敏矿物如 蒙脱石、伊蒙混层等水化膨胀，导致地层孔隙半径缩小，连通性变差，储层渗透率下降；
[0006] (2)由于钻井液中的固相颗粒通过漏失或在井底正压差的作用下挤入地层，在孔 隙通道或孔喉处堆积滞留堵塞，导致储层渗透率降低；
[0007] (3)对于低渗透储层，由于地层孔隙半径小，毛细管作用力大，钻井液滤液进入储 层后被毛细管力束缚并难以返排，液柱堵塞毛细通道，导致储层渗透率下降；
[0008] (4)由于钻井液的滤液和地层水矿物的成分不配伍，两者混合产生无机垢，并在孔 隙及孔喉处堆积滞留，堵塞通道，导致储层渗透率下降；
[0009] (5)由于钻井液滤液的pH值过高，与储层的白云石相互作用生成水镁石，反应使 矿物颗粒分散，碱性介质诱发粘土矿物失稳，阳离子交换吸附，碱液与地层水相互作用生成 无机垢等，都会导致储层渗透率降低。
[0010] 针对以上储层伤害机理，储层保护钻井液应具有以下性能：
[0011] (1)在钻井过程中，钻井液的滤失量及漏失量小；
[0012] (2)钻井液各材料的反排、酸溶、油溶生物降解程度高；
[0013] (3)钻井液的抑制性强，能够有效的防止水敏性粘土矿物水化膨胀；
[0014] (4) pH值适中，既能保证钻井液的性能，又不能超过储层碱敏伤害的临界pH值；
[0015] (5)钻井液的密度、粘切性能、抗温抗污染等性能良好，能够满足不同条件下的钻 井需求；
[0016] (6)钻井液对岩心污染后，经过油溶、酸溶及生物降解后的渗透率恢复值>95%以 上。
[0017]因此，设计一套符合储层保护理念的钻井液是本领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0018] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种低伤害储层保护钻井液，该钻 井液的泥饼致密，滤失量低，固相含量低，处理剂可反排、酸溶、油溶及生物降解程度高，能 够减少钻井过程中对油气层的伤害，保护油气层，提高采收率。
[0019] 本发明的目的还在于提供一种制备上述低伤害储层保护钻井液的方法。
[0020] 为达到上述目的，本发明提供了一种低伤害储层保护钻井液，以质量份数计，该钻 井液包括以下组分：170-200份膨润土、9000-9500份水，20-30份除钙剂、10-20份pH调节 剂、30-50份低粘羧甲基纤维素、30-50份生物聚合物、30-50份改性淀粉、50-80份无机抑制 剂、100-200份油溶性暂堵剂、加重剂。
[0021] 在上述钻井液中，优选地，所述钻井液的密度为I. 05-2. OOg/cm3。
[0022] 在上述钻井液中，优选地，所述膨润土包括淮安土；
[0023] 所述除钙剂包括碳酸钠或硅酸钠；
[0024] 所述pH值调节剂包括苛性钠；
[0025] 所述生物聚合物包括黄原胶；
[0026] 所述低粘羧甲基纤维素，当其加入量为30g/L时，在600r/min下其水溶液的粘度 小于 90mPa ? s ;
[0027] 所述改性淀粉包括羧甲基淀粉钠或羟丙基淀粉；
[0028] 所述无机抑制剂包括氯化钾或甲酸钾。
[0029] 通过加入适当浓度的无机抑制剂能够抑制水敏性粘土矿物水化膨胀；加入pH调 节剂调整钻井液的pH值以减少钻井液对储层的碱敏伤害；加入改性淀粉进一步降低钻井 液的滤失量；加入低粘羧甲基纤维素、生物聚合物调整钻井液的粘切性能。
[0030] 在上述钻井液中，优选地，所述油溶性暂堵剂包括C5石油树脂、C 9石油树脂、C 5和 C9石油树脂的共聚物中的一种或几种的组合。该油溶性暂堵剂的粒径优化原则是根据孔喉 尺寸加入具有连续粒径序列分布的暂堵剂颗粒来有效地封堵储层中大小不等的各种孔喉， 以及暂堵颗粒之间形成的孔隙，所述暂堵剂中粒径为2-18 ym的颗粒占总体积的80%以 上。
[0031] 粒径的复配比例与储层孔喉半径与有关，加重剂的粒径与储层孔喉半径的关系 为：在选择的几种粒径不同的加重剂材料中至少有一种粒径大于储层的最大孔喉半径。
[0032] 在上述钻井液中，优选地，所述加重剂包括石灰石或四氧化三锰；更优选地，所述 加重剂石灰石是由不同粒径的石灰石复配而成的，复配质量比为1000目：500目：100目= 15% :35% :50%，其中100目石灰石指能通过100目不能通过80目标准筛的石灰石，500 目石灰石指能通过500目不能通过400目标准筛的石灰石，1000目石灰石指能通过1000目 不能通过800目标准筛的石灰石；所述四氧化三锰的粒径小于I ym。
[0033] 上述石灰石的复配比例是根据储层段平均渗透率为66. 5mD和最大孔喉半径为 75 y m，按" 1/3-2/3"架桥理论计算得到的最佳比例。
[0034] 在上述钻井液中，优选地，所述加重剂的添加条件为，当钻井液的密度小于I. 68g/ cm3时使用石灰石作为加重剂；当钻井液的密度大于I. 68g/cm3时使用四氧化三猛作为加重 剂。根据地层压力系数使用石灰石或四氧化三锰作为加重剂，能够将钻井液密度调至合适 的密度。
[0035] 在上述钻井液中，优选地，以质量份数计，所述钻井液还包括5-10份防水锁剂；更 优选地，所述防水锁剂包括烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐中的一种或两种的组合。
[0036] 在上述钻井液中，优选地，所述防水锁剂的添加条件为，调研主力储层的含水饱和 度和渗透率，根据公式APTi = 0. 251gKa+2. 25Swi计算储层的水锁指数，当水锁指数小于1 时，钻井液配方中应加入防水锁剂。其中APTi为水锁指数，无量纲；K a为储层气体渗透率， U m2;S wi为储层原始水饱和度。
[0037] 在低渗透层加入该防水锁剂，可保证进入储层的钻井液滤液及固相颗粒在经过酸 化、开采及长时间的生物降解后能够从储层中反排出来，解除钻井液对储层的伤害。
[0038] 为达到上述目的，本发明还提供了一种制备上述低伤害储层保护钻井液的方法， 其包括以下步骤：
[0039] 步骤一：先将膨润土加入水中，再向其中加入除钙剂，在常温下搅拌至完全均匀， 然后静置养护，得到钻井液基浆；
[0040] 步骤二：边搅拌上述钻井液基衆，边向其中依次加入pH调节剂、低粘羧甲基纤维 素、生物聚合物、改性淀粉、无机抑制剂、油溶性暂堵剂及加重剂，得到低伤害储层保护钻井 液。
[0041] 在上述方法中，优选地，该方法还包括在步骤二的无机抑制剂加入后、油溶性暂堵 剂加入前，加入防水锁剂的步骤。
[0042] 在上述方法中，优选地，该方法还包括在步骤二的加重剂加入前测定钻井液的密 度、选择加重剂的种类的步骤。
[0043] 在上述方法中，优选地，步骤一中静置养护的时间为24-48h，步骤二中搅拌的速度 为 9000-11000r/min，搅拌时间为 20-40min。
[0044] 根据储层保护钻井液的性能要求，为了提高泥饼的致密程度，